Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир

Вся Вселенная – это что‑то вроде гигантской микроволновки, которая очень разогрелась миллиарды лет назад и пока еще не до конца остыла. Ее излучение продолжают изучать самыми чувствительными инструментами, потому что оно все еще сохраняет следы – хотя бы и очень слабые – всей той истории, через которую эта “микроволновка” прошла. Поэтому то коловращение фотонов, что мы видим повсюду и что накрывает нас со всех сторон, оказывается ценнейшим источником информации о происходившем в былинные первые мгновения. Чтобы хорошо их изучить, надо избавиться от типичных помех, создаваемых атмосферой Земли; для этого измерительные приборы отправляются на орбиту или же в самых отдаленных регионах Антарктиды устанавливаются очень специальные детекторы.

Если бозон Хиггса запустил инфляцию, то он должен был оставить определенный след. Но если попытаться рассчитать этот след, то окажется, что прикосновение бозона Хиггса было очень нежным. Фотоны реликтового фона окончательно расстались с материей через 380 тысяч лет после Большого взрыва. В течение этого периода, когда фотоны и электроны непрерывно поглощались и переизлучались веществом, у них было достаточно времени, чтобы взаимодействовать с целым морем гравитационных волн, разлившимся из‑за инфляции и тысячелетиями продолжавшем раскачивать раннюю Вселенную. Пространственно-временные возмущения передавались фотонам, с которыми взаимодействовали гравитационные волны, и между ними происходил своего рода импринтинг. Характерная поляризация, специфическая для этого типа взаимодействий, от которой оставались едва заметные следы в реликтовом фоне на протяжении следующих миллиардов лет.

Эту характерную поляризацию ищут во всех самых продвинутых экспериментах, но искомый эффект очень слаб, его заглушают другие явления, и получаемые сигналы остаются невидимы. Это примерно как попытаться услышать спустя 13,8 млрд лет эхо от тихого плача ребенка. Если бозон Хиггса и запустил инфляцию, отзвук этого события все еще остается далеко за пределами чувствительности наших инструментов.

Однако мы можем открыть кое‑что новое относительно связи бозона Хиггса с величайшей загадкой начала третьего тысячелетия – с темной энергией.

Все, что мы знаем об этой не очень хорошо идентифицированной сущности, это то, что она распределена в пространстве с постоянной плотностью. Величина этой плотности очень мала, но все же отлична от нуля. Впрочем, самое удивительное – это не то, что темная энергия существует, а то, что у нее такая маленькая плотность. Если взять вакуум и рассчитать энергию, которую он должен содержать, исходя из известных механизмов квантовых флуктуаций, то мы получим плотность энергии, отличающуюся от измеренной на 120 (sic!) порядков, то есть почти на бесконечность. Ее называют “вакуумной катастрофой”, намекая на рекордное по своей провальности предсказание в истории физики.

Кое-кто думает, что так получается из‑за каких‑то механизмов компенсации, работающих при участии других частиц типа Сьюзи, которые вносят отрицательный вклад в полную энергию, вычитая из нее почти все и доводя до того самого магического значения, – положительного, но очень близкого к нулю. Другие же предполагают, что решение нам даст именно бозон Хиггса.

У хиггсовского поля есть одно специфическое значение, одинаковое во всем пространстве; хиггсовский потенциал при таком значении поля равен нулю. По этой причине разница значений потенциальной энергии в двух произвольных точках пространства в точности равна нулю. Это объясняет, почему вклад хиггсовского поля в темную энергию, строго говоря, нулевой: плотность энергии скалярного поля равна нулю. С другой стороны, если предположить, что значение хиггсовского поля слегка отличалось бы в ту или иную сторону от этого магического значения, которое повсюду обращает потенциал в нуль, то у энергии повсюду появилось бы некоторое ненулевое значение. А если в дополнение к хиггсовскому полю рассмотреть еще и другое, новое и очень слабое скалярное поле, с которым тоже связан какой‑то дополнительный бозон, то это как раз и могло бы создать ту небольшую разницу, что объяснила бы существование темной энергии. Увлекательная гипотеза, которая, хотя и не объясняет огромного расхождения, о котором мы говорили выше, но открывает возможность для наводящего на размышления сценария. Благодаря бозону Хиггса мы сумеем разгадать одну из самых интригующих загадок современной физики.

В заключение надо заметить следующее: несмотря на то, что многие ученые разочарованы отсутствием прямых свидетельств Новой физики, кое‑кто начинает задаваться вопросом, а не открыли ль мы ее уже?